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国内MEMS传感器现状分析

发布日期:2020-07-23 18:28

  MEMS传感器即微机电系统(MicroelectroMechanicalSystems)在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过40多年的发展,已成为世界瞩目的重大科技领域之一。随着物联网时代的逐步到来,传感器现正被广泛应用于包括各类智能终端、智能汽车、生物医疗等在内的众多新兴领域,需求量与日俱增。近几年,我国物联网产业发展综合增长率达到了30%以上,充分体现了其强劲的发展势头。

  物联网产业中的关键技术之一便是传感器技术,MEMS传感器已经广泛应用于物联网中的各个领域。过去几年中,MEMS传感器的销售额一直保持着稳步的增长。2017年,全球MEMS传感器和执行器总体市场规模为115亿美元,其中MEMS传感器为61亿美元,增长17.3%,预计2018年,全球MEMS传感器销售额将增长10%以上,达到68亿美元。目前,全球MEMS市场规模已经逼近150亿美元。

  美国是MEMS产业、技术和产品的发源地,其发展水平世界领先。上世纪60年代,斯坦福等大学就从事MEMS领域的研究开发,佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等众多美国大学几乎都建立有自己的MEMS晶圆生产线。现在,越来越多的MEMS传感器被应用到手机中来提高手机用户体验。高端手机普遍装配有加速度传感器、压力传感器、陀螺仪、硅麦克风、指纹传感器、距离传感器,环境光传感器、磁传感器等数种MEMS产品。在可穿戴产品中,MEMS器件的应用也越来越广泛,如测量运动记录步数的加速度传感器、进行心率监控的心率监控传感器、测量血氧值的血氧传感器、感知海拔高度变化的气压传感器等等。可以说,惯性传感器已经成为了智能手机、平板电脑和可穿戴设备的标配,并且其他各种类型的MEMS传感器在消费电子领域的应用也正逐步普及。

  目前,美国主要的MEMS传感器公司有德州仪器(TI)、模拟器件(ADI)、飞思卡尔、楼氏电子(Knowles)、SiTime、惠普、IMT、SiliconMicrostructures(SMI)、GEInfrastructureSensing等。大部分半导体制造公司同时具有MEMS生产加工的业务。根据数据2017年全球MEMS传感器销售规模为61亿美元,其中美国占比23.8%,即为14.5亿美元。随着人们生活应用的不断丰富,传感器感测多个物理信号的功能需求也变的越来越多,多种传感集成的MEMS器件也应运而生。如今,惯性传感器已经出现了三轴、六轴、九轴甚至十轴的集成模块,将MEMS加速度传感器、陀螺仪、磁传感器等MEMS器件集成在一起,以满足生产厂商更小体积、更低成本的要求,同时给予了用户更加丰富的用户体验。

  2016年,法国知名市场研究机构YoleDveloppement提出了未来三大传感器集成方向:密闭封装集成传感器、开放腔体集成传感器和光学窗口集成传感器。这三大集成方向无论从生产端还是用户端,都在逐渐满足越来越多新出现的需求,由此可见,多传感集成已经成为未来MEMS产业发展的一种必然趋势。

  在运动员的日常训练中,MEMS传感器可以用来进行3D人体运动测量,对每一个动作进行记录,教练们对结果分析,反复比较,以便提高运动员的成绩。随着MEMS技术的进一步发展,MEMS传感器的价格也会随着降低,这在大众健身房中也可以广泛应用。在滑雪方面,3D运动追踪中的压力传感器、加速度传感器、陀螺仪以及GPS可以让使用者获得极精确的观察能力,除了可提供滑雪板的移动数据外,还可以记录使用者的位置和距离。在冲浪方面也是如此,安装在冲浪板上的3D运动追踪,可以记录海浪高度、速度、冲浪时间、浆板距离、水温以及消耗的热量等信息。

  由于我国MEMS产业起步较晚,我国的MEMS传感器产品多处于技术相对成熟、市场格局相对稳定的传统MEMS应用领域,而新兴领域的MEMS产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等方面与国外差距较大,尚未形成具有市场竞争力、较为完善的产品系列,产品结构略显单薄。

  CW-76S工地扬尘传感器(粉尘检测仪)是赛纳威环境科技自主研发的集空气动力学、数字信号处理、光电一体化的高科技产品,主要应用于检测大气中的粉尘质量浓度(PM值),适用于建筑工地、城市网格化监测、移动监测等领域和场合,是大气质量检测系统的核心模块。

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